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片上可调谐光学延迟线,助力医疗成像和激光雷达微型化
时间:2019-10-08 07:15 作者:admin666 来源:
 
      

采用片上可调谐光学延迟线微芯片生成的高质量医学成像证明,研究人员开发的这种制造方法可用于传感、成像和光通信系统的微型化。

据麦姆斯咨询报道,美国纽约哥伦比亚大学Christine Hendon和Michal Lipson研究小组的科学家,采用他们开发的一种微芯片实验了眼底成像用于疾病的诊断。

光干涉技术在微芯片中的应用已有一定的历史。不过,这是首次克服技术障碍成功打造的一种应用干涉技术捕捉高质量图像的微型器件。


0.4米长的Si3N4延迟线绕进8平方毫米的区域内,并集成了微型铂加热器

目前,眼科医生使用的光学相干断层扫描(OCT)设备以及勘测人员使用的激光雷达(LiDAR)设备通常体积庞大且昂贵。这推动了相关器件的微型化,以制造更经济的手持式OCT,以及小型化的LiDAR,以应用于自动驾驶汽车。

哥伦比亚大学的研究团队展示了他们开发的微芯片能够在人体组织中捕捉0.6毫久久电影院米深的高对比度OCT图像。

“之前一直受到技术限制,但现在,使用我们开发的技术,可以说能够在芯片上制作任何尺寸的系统。”该研究共同作者Aseema Mohanty说,“这是一项重大突破!”

共同作者Xingchen Ji同样很兴奋,并希望这项研究能够得到产业资助,以开发一种小型化、经济型、完全集成的手持式OCT设备,以便在资源匮乏的医院外得到广泛应用。美国国家卫生研究院(NIH)和美国空军(U.S. Air Force)都明确看到了这种干涉技术微型化的优势,资助了Xingchen Ji的研究项目。

芯片级干涉仪的核心是可调谐延迟线的制造

芯片级干涉仪的核心是可调谐延迟线的制造。延迟线计算光波如何相互作用,并通过调谐到不同的光路(这些光路就像相机上的不同焦距),它能够校对干涉图案以产生高对比度的3D图像。

Ji和Mohanty将一条0.4米长的Si3N4延迟线绕进一个紧凑的8平方毫米的区域内,并将微芯片与微型加热器集成在一起,对热敏Si3N4进行光学调谐。


实验样本的高拓朴3D高信噪比OCT成像

“通过使用微型加热器,我们可以在没有任何运动部件的情况下实现延迟,从而提供高稳定性,这对于干涉应用的成像质量非常重要。”Ji介绍说。

但是,由于组件在很小空间中的紧密弯曲排布,在改变光路的物理尺寸时很难避免损耗。Ji在之前的工作中优化了制造工艺,以防止光学损失。他将这种技术与新的锥形区域一起应用,将光刻图案精确地拼接在一起,这是实现大型系统的关键步骤。该团队在现有商用OCT系统上展示了这种可调谐延迟线微芯片,表明可以在保持高分辨率图像的同时探测更深的深度。

该技术能够适用于所有干涉设备,Mohanty和Ji已经开始研究将其扩展到LiDAR系统,这是最大的光子干涉系统之一。

来源:麦姆斯咨询

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